Berílio: no espaço e nas esmeraldas

O berílio é um daqueles elementos químicos surpreendentes: é um metal muito leve e resistente, extremamente venenoso quando disperso no ar ou no meio ambiente, e ao mesmo tempo está presente em belas pedras preciosas.

Ele está na composição da água-marinha, uma gema de cor azul ou esverdeada em tons claros, semelhante à cor do mar, considerada a pedra preciosa típica do Brasil, e também no berilo e na esmeralda, uma gema de cor verde, apreciada desde o Egito Antigo.

Bonito, precioso e resistente – O berílio é um metal prateado claro, relativamente macio e com baixa densidade. Ele pertence ao Grupo 2 da tabela periódica, que reúne os chamados metais alcalino terrosos, e inclui também magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio. Tem número atômico 4 e seu símbolo é Be. Ele é um dos mais leves dentre todos os metais e tem um dos mais altos pontos de fusão dentre estes metais leves. [1], [6]

O berílio é encontrado em cerca de 30 espécies de minerais. Os mais importantes são o berilo, um silicato de berílio e alumínio, e a bertrandita, que é um silicato de berílio. O metal é obtido normalmente reduzindo-se o fluoreto de berílio com magnésio metálico. [2]

O mineral berilo é um ciclossilicato de berílio – Be₃Al₂(SiO₃)₆ – que pode conter contaminações de outros metais. Estas impurezas em sua estrutura geram uma grande variedade de cores, que dão origem a diferentes pedras preciosas. Assim, a esmeralda é a variedade verde de berilo porque contém pequenas quantidades de crômio e vanádio; a água-marinha é azul clara, e sua cor se deve à presença de Fe²⁺; o heliodoro, mais esverdeado, e o berilo dourado são variedades amarelas, cuja cor é atribuída à presença de Fe³⁺; a gochenita é o berilo incolor; a morganita é cor de rosa, e sua cor é atribuída aos íons de Mn²⁺; e o berilo vermelho, bastante raro e conhecido como bixbita contém íons de Al³⁺. [10]

Produzido pela Universidade de Nottingham, o vídeo abaixo fala sobre os usos e riscos do berílio:

Usos e ligas –  O berílio não reage com o ar por estar protegido por uma camada de filme de óxido inerte – BeO –  na sua superfície, o que o torna muito resistente à corrosão. Esse comportamento inerte, associado ao fato de que ele é um dos metais mais leves, faz com que seja usado em ligas para instrumentos de precisão, aeronaves e mísseis. [9]

Outras características do metal, como resistência, pouco peso e estabilidade dimensional quando submetido a grandes variações de temperatura, fazem com que seja empregado na indústria aeroespacial e de defesa. [6]

O berílio é utilizado em ligas com o cobre (2% de berílio e 98% de cobre) para formar um material de revestimento protetor conhecido como bronze berílio, usado em giroscópios e outros equipamentos em que a resistência externa é importante. Também é usado em ligas com o níquel (2% de berílio e 98% de níquel) para fazer molas, eletrodos de solda e ferramentas que não soltam faíscas. Outras ligas de berílio são usadas em equipamentos e componentes estruturais de veículos espaciais, como o veículo do Projeto Marte, e de missões como o Projeto Gemini e a Estação Espacial Internacional. [3], [5]

O telescópio James Webb, mais poderoso e o mais complexo telescópio espacial já criado, tem uma de suas partes vitais feitas em berílio. Resultado de uma parceria da Agência Espacial norte-americana, Agência Espacial Europeia e Agência Espacial do Canadá, ele foi lançado em dezembro de 2021 e, desde de julho de 2022, começou a enviar para a Terra imagens extraordinárias do espaço e das estrelas.

O James Webb dispõe de 18 grandes espelhos hexagonais feitos de berílio e recobertos com ouro, responsáveis pela captação destas imagens incríveis [5]. Clique aqui para ver imagens captadas pelo James Webb no complexo de nuvens Rho Ophiuchi, a região mais próxima da Terra em que se registra a formação de estrelas.

Como é relativamente transparente para os raios-X, o berílio é utilizado em emissores desses raios por meio de lâminas ultrafinas. Ele também é utilizado em reatores nucleares em refletores ou moderadores de nêutrons. [2]

O berílio e seus compostos são tóxicos e carcinogênicos. Sua poeira ou vapores quando inalados podem causar uma inflamação incurável dos pulmões chamada beriliose. Por conta dessas características tóxicas, várias legislações internacionais regulamentam o lançamento do berílio no ar, na água e no solo. As indústrias que trabalham com este metal necessitam controlar os porcentuais de berílio presentes na poeira, nos vapores e nas emissões nos locais de trabalho. [2], [7]

Produção de berílio –  Os maiores produtores de berílio em 2022 foram Estados Unidos, China e Moçambique. A produção mundial foi de 280 toneladas naquele ano. Segundo o Sumário de Commodities Minerais do Departamento Geológico dos Estados Unidos, a produção brasileira de berílio foi de três toneladas em 2022. Como o custo do berílio é elevado quando comparado com outros materiais, ele é usado em aplicações nas quais suas propriedades são cruciais. [7]

Apenas três países processam o mineral berilo e seus concentrados para produzir berílio e seus compostos, sendo os Estados Unidos um destes. Por este motivo, os norte-americanos fornecem ao mundo praticamente todos os produtos de berílio de que necessitam. [6]

De acordo com a Agência Nacional de Mineração, o Brasil não possui usina de transformação de berilo para a obtenção de óxido de berílio. O alto custo de funcionamento, devido à natureza tóxica e altamente cancerígena do produto, sua associação com outros minerais de difícil separação e a existência de resíduos que aumentam o índice de contaminação e degradação ambiental em função da exploração garimpeira são fatores que tornam pouco atrativa a sua transformação pelas indústrias nacionais. [10]

História – As pedras preciosas berilo e esmeralda são formas de silicato de berílio e alumínio conhecidas desde as civilizações antigas. O mineralogista francês Abbé René-Just Haüy pensou que encontrara um novo elemento e pediu ao químico francês Louis-Nicholas Vauquelin que analisasse ambas as pedras, e este concluiu que tanto o berilo quanto a esmeralda continham um novo metal. Vauquelin passou a pesquisar o assunto e em fevereiro de 1798 anunciou sua descoberta diante da Academia Francesa. Ele deu ao novo elemento o nome glaucinium, derivado da palavra greva glykys, para doce, porque seus compostos tinham sabor adocicado. Outros preferiram o nome berílio, com base na pedra preciosa berilo, e este se tornou o nome oficial do elemento. [2], [3]

O nome berílio, então, provavelmente deriva da palavra grega “berilos”, que se referia a vários tipos de pedras verdes e azuladas conhecidas desde a antiguidade. [4]

O metal berílio foi isolado em 1828 pelo químico Friedrich Wölher, na Alemanha, e independentemente por Antoine Bussy, na França, ao reduzir cloreto de berílio (BeCl₂) em reação com potássio. [2]

O berílio teve papel histórico no avanço do conhecimento sobre a teoria atômica. Ele ajudou a desvendar a partícula fundamental, o nêutron. A descoberta aconteceu em 1932 pelo físico britânico James Chadwick, que bombardeou uma amostra de berílio com raios alfa emanados do rádio. Ele observou que a amostra emitia uma nova forma de partícula subatômica que tinha massa, mas não tinha carga. A combinação de rádio e berílio ainda é utilizada para gerar nêutrons para fins de pesquisas, embora um milhão de partículas alfa só consigam produzir 30 nêutrons. Por sua descoberta, Chadwick ganhou o Prêmio Nobel de Física de 1935. [2]

Referências:

[1] Beryllium. Disponível em https://www.rsc.org/periodic-table/element/4/beryllium. Acessado em 25/10/2024.

[2] Beryllium2. Disponível em https://www.rsc.org/periodic-table/element/4/beryllium. Acessado em 25/10/2024.

[3] The Element Beryllium. Disponível em https://education.jlab.org/itselemental/ele004.html. Acessadp em 25/10/2024.

[4] Beryl. Disponível em https://www.mindat.org/min-819.html#autoanchor1. Acessado em 25/10/2024.

[5] Digging Beryllium for James Webb. Disponível em https://earthobservatory.nasa.gov/images/148574/digging-beryllium-for-james-webb. Acessado em 29/10/2024.

[6] Beryllium Statistics and Information. Disponível em https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/beryllium-statistics-and-information. Acessado em 06/07/2023.

[7] Beryllium3. Disponível em https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2023/mcs2023-beryllium.pdf. Acessado em 29/10/2024.

[8] Berílio. Disponível em https://www.gov.br/anm/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral/sumario-mineral/pasta-sumario-brasileiro-mineral-2018/berilio. Acessado em 29/10/2024.

[9] Mark Weller, T. O. (2017). Química inorgânica. Porto Alegre: Bookman.

[10] Berilo. Disponível em https://didatico.igc.usp.br/minerais/silicatos/ciclossilicatos/berilo-3/. 29/10/2024.

ATENÇÃO! Os experimentos com substâncias químicas mostrados nos vídeos aqui incluídos só devem ser reproduzidos na presença de um profissional ou professor de química, e em ambiente controlado. Não tente reproduzir esses experimentos por conta própria.

Texto produzido pela Assessoria de Comunicação e Marketing do CRQ-IV/SP,
sob a supervisão de Márcia Guekezian, coordenadora do curso de
Engenharia Química da Faculdade de São Bernardo do Campo.

Publicado em 19/11/2024